(福建林業(yè)職業(yè)技術學院 福建 南平 353000)

大跨度空間鋼結構施工技術與控制的研究

池小蘭

(福建林業(yè)職業(yè)技術學院 福建 南平 353000)

當代，隨著建筑技術的進步，我國的建筑設計理念也有了較大的革新，我國在建筑領域也有了極大的進步，像會展中心、影劇院、機場以及體育館這樣一些代表性的新型建筑給我們留下了非常深刻的印象，這些造型各異的建筑在設計當中不乏有采用大跨度空間鋼結構建筑施工技術，大跨度空間鋼結構施工技術在建筑行業(yè)所發(fā)揮的作用也是越來越明顯。與此同時，建設施工技術作為關系工程質(zhì)量以及人身安全的重要技術，尤其大跨度空間鋼結構施工技術這里大型建筑技術對于施工技術的控制顯得尤為重要。因此，本文主要就選用科學合理的大跨度空間鋼結構施工技術以及如何對施工控制進行了探討。

大跨度空間鋼結構；施工技術；施工控制

引言：隨著對建筑的要求越來越高，科學技術的進步為建筑施工技術的革新奠定了良好的基礎，大跨度空間鋼結構施工技術在我國許多大型建筑中的應用開始獲得建筑師的認可，但是由于大跨度空間鋼結構存在著施工技術復雜多變等情況素使得在具體建筑施工時比較困難。為了有效解決施工難的問題，我們必須掌握好大跨度空間鋼結構施工中各個環(huán)節(jié)的施工技術，并加上嚴格的施工控制，這樣不僅能夠促進建筑施工效率的提高，還能保障建筑質(zhì)量以及建筑安全的提高。

1 大跨度空間鋼結構施工技術特點

與其他施工技術相比大跨度空間鋼結構施工技術的成功，主要是因為其具有其他施工技術所不具備的優(yōu)勢。首先，大跨度空間鋼結構造型多樣，大跨度空間鋼結構是有許多鋼板根據(jù)實際要求組合而成，其能很好的滿足建筑的多樣化要求，比如我們熟知的北京奧運會羽毛球館建筑，其在應用大跨度空間鋼結構施工技術時將大跨度弦支彎頂作為其鋼結構，再將多面體泡沫嵌入鋼結構當中，這樣不僅表現(xiàn)出大跨度空間鋼結構獨特性和多樣性，更表現(xiàn)出了生態(tài)建筑的建筑理念。其次，大跨度空間鋼結構具有很強的堅固耐用性。隨著人們對于建筑的堅固耐用性的要求越來越高，現(xiàn)代大跨度空間鋼結構施工中較多的使用了一些厚且堅硬的鋼板材料，大大提升了建筑的堅固耐用性，保障了建筑的穩(wěn)固和安全。然后，大跨度空間鋼結構具有一定的復雜性，大跨度空間鋼結構會使用到許多構件，因此在對大跨度空間鋼結構進行設計時很大程度上增大了設計的難度。比如會展、體育館等公共大型建筑，越是大的建筑其涉及到的建筑材料和施工工序越是繁多，也便增加了大跨度空間鋼結構的復雜性。最后，大跨度空間鋼結構具較好的精確性，大跨度空間鋼結構主要由許多的構件組合而且，我們必須對每個構件進行嚴格的檢查，從而保證構件符合實際施工的相關標準。不僅如此，大跨度空間鋼結構施工中材質(zhì)的預裝以及鋼材的焊接都需要非常精準，因此，大跨度空間鋼結構施工技術表現(xiàn)出精準性的特點。

2 大跨度空間鋼結構的具體施工技術

隨著科學技術的發(fā)展，大跨度空間鋼結構具有多種鋼結構形式，其有著空間結構和平面結構兩類體系的區(qū)別。其中空間結構體系又分為懸索、網(wǎng)殼以及網(wǎng)架結構等三種形式，平面結構體系又分為桁架結構、以及拱式結構等形式，。以下筆者便針對常見的幾種施工技術加進行詳細的分析。

2.1高空散裝技術

高空散裝技術是大跨度空間鋼結構最為常見的一種施工技術，其具體操作步驟如下：第一步，在事先設計好的位置處搭建腳手架或者臨時支架；第二步，用起吊設備將鋼結構的小拼單元或是鋼結構散件吊運到構件所設計的位置，然再在支架上進行拼合。一般情況而言，高空散裝技術在不需要大型的起重設備的情況下便可完成整個安裝工程，但是，由于高空散裝技術，通常都是很多散件在高空進行作業(yè)，散件越多工作量也就越大出現(xiàn)誤差的幾率也就越大，因此為了減少誤差的產(chǎn)生我們必須選取最為合理的散件拼裝順序，并且在拼裝過程中嚴格控制標高和軸線的位置。此外，在高空散件安裝中若支架用量過多，對于拼裝支架的強度、剛度以及穩(wěn)定性等要求也是越來越高，很難保障工程的施工質(zhì)量。因此，高空散裝技術往往應用于螺栓球節(jié)點的連接以及高強螺栓連接當中。

2.2分段吊裝技術

所謂的分段吊裝是指施工工作人員將構件經(jīng)過分條或者分塊后吊裝到高空再進行拼裝。分段吊裝首先應考慮到施工中起吊設備的吊運能力，將構件分成條狀或塊狀的單元；其次需要搭建拼裝的臨時支架，然后再使用起重設備將這些條狀或塊狀單元分別吊運到需要安裝的位置；最后便是將這些分段的后勁進行總體拼裝。分段吊裝技術較高空散裝技術而言，其很大程度上減少了高空施工作業(yè)量，此外施工中的一些焊接工作可以在地面進行，這樣不僅降低建筑工程的消耗，也在一定程度上保障了施工安全性，提高了施工的質(zhì)量。需要注意的是，為了滿足整個鋼結構的穩(wěn)固性，應保證這些條狀或塊狀單元也具有足夠剛度和穩(wěn)固性，否則應采用加固方案。

2.3整體頂升技術

整體安裝技術是指在地面上變完成整個結構頂?shù)钠囱b工作然后再完成的后的結構定升到設計的位置。其具體操作步驟如下：第一步，在地面上根據(jù)實際安裝設計完成結構頂?shù)钠囱b工作；第二步，利用千斤頂將整個結構頂上升到之前設計好的位置。整體安裝技術在地面操作操作簡單，工作量少，非常適合點支撐的大跨空間結構的施工當中，比如一些車站候車大廳的屋蓋搭建等。需要注意的是，如果頂升支撐結構柱為原建筑結構柱，我們必須檢驗原建筑結構柱的穩(wěn)定性，保證搭建好的結構頂?shù)姆€(wěn)固耐用。

2.4高空滑移技術

所謂的高空滑移技術是在將拼裝好的單元通過軌道滑移到設計的位置。起具體操作步驟如下：第一步，在高空預先設計好的位置前搭設拼裝平臺；第二步，將構件劃分為若干拼裝單元并在設計好的位置處安裝滑移軌道；第三步，將拼裝單元通過軌道滑移至拼裝平臺，完成整個結構的拼裝工作。高空滑移技術拼裝平臺較小，只需要搭建局部支架，無需大型起吊機械，這樣不僅大大減少了高空的復雜操作步驟，降低工程的造價，還能更好保障整個工程質(zhì)量與安全。高空滑移技術常被用于堂、影劇院等工程。需要注意的是，高空滑移技術需要確?；七^程的同步控制，想做到同步控制是非常困難的，這樣在一定程度上也就增加了工程難度系數(shù)。

3 大跨度空間鋼結構技術控制的必要性

隨著科學技術的發(fā)展，我國的建筑施工技術有了很大的變革和創(chuàng)新，不斷涌現(xiàn)出一些新型建筑理念，我國的建筑業(yè)開始逐漸走在世界前沿?，F(xiàn)代大跨度空間鋼結構施工技術便是我國當前運用比較廣泛且先進的代表性建筑施工技術之一。但是，大跨度空間鋼結構的施工中如果存在控制不到位的情況，很容易發(fā)生建筑的質(zhì)量問題，進而導致了很大的經(jīng)濟損失，甚至發(fā)生人員傷亡的情況。因此，我們必須掌握好大跨度空間鋼結構控制的技術，避免造成經(jīng)濟損失以及人員傷亡。

4 大跨度空間鋼結構施工控制方法分析

在大跨度空間鋼結構的施工過程中存在著許多不確定因為，為了有效避免這些因為對于施工的影響，我們必須采用合理的控制方法來減少這些因素對于施工的影響。目前，我們常用的幾個施工控制方法主要源于三種控制理論：經(jīng)典控制理論主要依據(jù)簡單的函作為運算的基礎，適用于一些簡單的施工；現(xiàn)代控制理論主要通過方程運算，計算較為精準；智能控制理論是一種模仿人力行為思想的一種控制方法，其具有接近零誤差的特點而被認為是目前最為先進的施工控制方法。以下筆者針對三種控制方法進行了詳細分析。

4.1大跨度空間鋼結構施工的開環(huán)控制

開環(huán)控制最為常見也是最早的施工控制方法，正是因為其發(fā)展比較早，這種控制方法比較完善和成熟，起較多的被運用于建筑施工的控制當中。但是，開環(huán)控制會隨著我們對于建筑要求的提高，其在施工中對于施工的現(xiàn)狀等缺陷也就越加明顯。開環(huán)控制是由以簡單函數(shù)作為基礎的經(jīng)典控制理論發(fā)展而來，在大跨度空間鋼結構施工中運用開環(huán)控制技術，對于大跨度空間鋼結構施工的控制是單向的，控制不到位會出現(xiàn)不能與施工實際完美結合的情況。此外，開環(huán)控制方法在施工過程中遇到的一些不可測事情而無法完美控制到位。因此，在大跨度空間鋼結構施工用運用開環(huán)控制的方法，其更為適用于一些比較簡單的施工項目中，也就是簡單的大跨度空間鋼結構的施工當中。

4.2大跨度空間鋼結構施工的閉環(huán)控制

隨著我國的不斷發(fā)展，為了滿足大型復雜建筑對于施工控制的要求，也為避免開環(huán)控制對于大型復雜建筑對于施工控制不到位的缺陷，科學家經(jīng)過不斷地探索和創(chuàng)新，設計出了閉環(huán)控制。在較為復雜的大跨度空間鋼結構施控制中，閉環(huán)控制對于大跨度空間鋼結構施工的控制效果明顯，因為閉環(huán)控制方法可以進行反推，再次檢驗了施工的正確性，提高了施工的質(zhì)量，也減少了事故發(fā)生幾率。同時，閉環(huán)控制的反饋系統(tǒng)對于施工控制更為精確，對于大跨度空間鋼結構這種對于精確性要求非常高的工程有著非常重要的意義，它不僅減少了大跨度空間鋼結構誤差的出現(xiàn)，也提升了大跨度空間鋼結構的施工質(zhì)量，也讓我國建筑業(yè)的發(fā)展更為穩(wěn)固。

4.3大跨度空間鋼結構施工的自適應控制

在建筑施工控制當中，近些年使用較多自適應控制方法，在這種控制方法進行不斷的重復計算中，系統(tǒng)自身進行磨合，實現(xiàn)自適應，不斷地與施工實際狀況進行數(shù)據(jù)對比，從而計算出最為符合建筑設計的數(shù)據(jù)，正是因為這種控制方法有著誤差小的特點而深受建筑師的推崇?？梢哉f自適應控制是目前最為先進的施工控制方法之一，由于以往的控制方法的誤差存在主要是每一次計算過程中取近似值，從而產(chǎn)生了微小的誤差。而自適應控制方法能夠很好的避免這種誤差的產(chǎn)生，大大提高建筑工程的質(zhì)量。在建筑施工過程中，對于一些如材料容量、截面寬度等等需要計算的數(shù)學量，也許剛開始這些微小的誤差在不會在施工中明顯地表現(xiàn)出來，久而久之，隨著施工增長，誤差也在增長，對于建筑質(zhì)量和安全都會有著非常大的影響。而在建設施工中運用自適應控制，這種控制方法能夠不斷地進行重復循環(huán)的計算，因而產(chǎn)生誤差的幾率非常小。相比開環(huán)控制和閉環(huán)控制而言，自適應控制的準確度更高， 其屬于智能控制理論的范疇。需要注意的是，自適應控制也不是全是優(yōu)點，其也有許多不足之處。由于自適應控制方法主要是將對施工有影響的因素以數(shù)據(jù)的計算，對于一些無法計算的因為，比如人為因素等都無法計算，進而使得計算會有所偏離。

5 結束語

當前，隨著我國經(jīng)濟越來越繁榮，科學技術也越來越先進，我國在建筑領域也取得了很大的進步?，F(xiàn)代大跨度空間鋼結構施工技術更多應用于大型建筑建造當中，其在建筑領域中肩負著非常重要的使命也是越來越重。為了更好滿足越來越多的建筑對于大跨度空間鋼結構施工技術的需求，當前我們必須把握好具體的大跨度空間鋼結構的各種施工據(jù)說，在實際建筑施工當中選用最為科學合理的施工技術，有效提高建筑質(zhì)量和建筑安全。同時，為了對大跨度空間鋼結構施工進行有效的控制，我們必須選用最為適合建筑工程實際的施工控制方法，減少施工的誤差，提高施工的質(zhì)量，推動我國建筑業(yè)走在世界的前沿。

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TU75

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1007-6344（2017）06-0238-02

池小蘭（1984-），女，福建閩清人，本科工學學士，福建林業(yè)職業(yè)技術學院講師，主要研究方向：土木工程建筑工程